12.锁杂谈
原创
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文章目录
- 重入锁Reentrantlock
- 锁与等待/通知
- 多Condition
- Lock和Condition的其他方法和用法
- 读写锁
- 锁的总结
博客概述
在java多线程中，我们知道可以使用sync关键字实现线程间的同步互斥工作，那么其实还有一个更优秀的机制去完成这个同步互斥工作，他就是lock对象，我主要介绍2种锁，重入锁和读写锁。他们具有比sync关键字更强大的功能。父接口是lock接口。有三种锁实现-读锁，写锁，重入锁。关于segment的这个实现，没有公开使用，只是jdk内部使用的一个实现。
锁
重入锁Reentrantlock
重入锁，在需要进行同步的代码部分上加上锁定，但不要忘记最后一定要释放锁定，不然会造成锁永远无法释放，其他线程永远进不来的结果。对于这种特性考虑用try-catch-finally来做。之前可能是在方法是加sync关键字来实现方法的同步。现在用重入锁实现更细粒度的锁的控制。
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class UseReentrantLock {
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void method1(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入method1..");
Thread.sleep(1000);
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出method1..");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void method2(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入method2..");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出method2..");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
final UseReentrantLock ur = new UseReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
ur.method1();
ur.method2();
}
}, "t1");
t1.start();
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//System.out.println(ur.lock.getQueueLength());
}
}
类似sync关键字。但是更加灵活。 一个重入锁，控制单一对象的两个方法的访问，实现同步。虽然在两个方法上加sycn关键字也能实现，jdk1.8之后，两者（sync与重入锁）性能差不多了。所以用起来不要纠结了。但是lock比sync关键字更灵活。
锁与等待/通知
我们在使用sync的时候，如果多线程之间进行协作工作则需要Object的wait/notify方法进行配合工作。那么同样，我们使用Lock的时候，可以使用使用一个新的等待/通知的类，它就是condition。这个condition一定是针对某一把具体的锁的，也就只有在锁的基础上才会产生condition。
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class UseCondition {
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
public void method1(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "进入等待状态..");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "释放锁..");
condition.await(); // Object wait
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() +"继续执行...");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void method2(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "进入..");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + "发出唤醒..");
condition.signal(); //Object notify
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
final UseCondition uc = new UseCondition();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
uc.method1();
}
}, "t1");
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
uc.method2();
}
}, "t2");
t1.start();
t2.start();
}
}
signal发信号唤醒，signal不释放锁。await释放锁。得等着发出信号的这块被lock的代码执行完了，等待的线程才会继续运行。跟wait/notify的机制是一致的。但是这种方式，更加灵活，灵活的原因是因为可以多condition。
多Condition
我们可以通过一个lock对象产生多个condition进行多线程的交互，非常的灵活。可以使得部分需要唤醒的线程唤醒，其他的线程则需要继续等待通知。
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class UseManyCondition {
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private Condition c1 = lock.newCondition();
private Condition c2 = lock.newCondition();
public void m1(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "进入方法m1等待..");
c1.await();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "方法m1继续..");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void m2(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "进入方法m2等待..");
c1.await();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "方法m2继续..");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void m3(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "进入方法m3等待..");
c2.await();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "方法m3继续..");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void m4(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "唤醒..");
c1.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void m5(){
try {
lock.lock();
System.out.println("当前线程：" +Thread.currentThread().getName() + "唤醒..");
c2.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
final UseManyCondition umc = new UseManyCondition();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
umc.m1();
}
},"t1");
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
umc.m2();
}
},"t2");
Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
umc.m3();
}
},"t3");
Thread t4 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
umc.m4();
}
},"t4");
Thread t5 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
umc.m5();
}
},"t5");
t1.start(); // c1
t2.start(); // c1
t3.start(); // c2
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t4.start(); // c1
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t5.start(); // c2
}
}
运行结果如下：m123方法分别执行，然后分别释放锁。t4唤醒1和2。最后t5唤醒t3。
Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:55183', transport: 'socket'
当前线程：t1进入方法m1等待..
当前线程：t2进入方法m2等待..
当前线程：t3进入方法m3等待..
当前线程：t4唤醒..
当前线程：t1方法m1继续..
当前线程：t2方法m2继续..
当前线程：t5唤醒..
当前线程：t3方法m3继续..
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:55183', transport: 'socket'
Lock和Condition的其他方法和用法
公平锁：先调用先上锁。需要维护顺序。
非公平：按CPU的分配来上锁，不需要维护顺序，性能要好。
锁的嗅探：尝试获得锁的过程。trylock方法就是嗅探。省时间，获得不到，不急的话就先等着。
大当量的并发，并发任务有优先级。
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* lock.getHoldCount()方法：只能在当前调用线程内部使用，不能再其他线程中使用
* 那么我可以在m1方法里去调用m2方法，同时m1方法和m2方法都持有lock锁定即可 测试结果holdCount数递增
*
*/
public class TestHoldCount {
//重入锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void m1(){
try {
lock.lock();
System.out.println("进入m1方法，holdCount数为：" + lock.getHoldCount());
//调用m2方法
m2();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void m2(){
try {
lock.lock();
System.out.println("进入m2方法，holdCount数为：" + lock.getHoldCount());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
TestHoldCount thc = new TestHoldCount();
thc.m1();
}
}
读写锁
写多读少：用重入锁。读多写少，重人锁。
口诀：读读共享，有写互斥。
读写锁不要直接new，要实现读写互斥关系，要诞生于一把读写锁。
否则两锁之间的关系就不能建立了。
读操作，就加读锁。写操作就加写锁。
不用考虑彼此的关系，jdk帮你处理好了。
自动实现读读共享，有写互斥。
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock.ReadLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock.WriteLock;
public class UseReentrantReadWriteLock {
private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
private ReadLock readLock = rwLock.readLock();
private WriteLock writeLock = rwLock.writeLock();
public void read(){
try {
readLock.lock();
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入...");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出...");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
readLock.unlock();
}
}
public void write(){
try {
writeLock.lock();
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "进入...");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + "退出...");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
final UseReentrantReadWriteLock urrw = new UseReentrantReadWriteLock();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
urrw.read();
}
}, "t1");
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
urrw.read();
}
}, "t2");
Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
urrw.write();
}
}, "t3");
Thread t4 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
urrw.write();
}
}, "t4");
// t1.start();
// t2.start();
// t1.start(); // R
// t3.start(); // W
t3.start();
t4.start();
}
}
锁的总结
- 避免死锁
- 减小锁的持有时间
- 减小锁的粒度
- 锁的分离
- 尽量使用无锁的操作。原子操作，volatile等。
